真空预压法的理论与实践PDF电子书下载

第1章 真空预压加固法的发展与现状 1

1.1 真空预压加固法初期发展 1

1.1.1 真空预压加固法的提出 1

1.1.2 国内外真空预压法试验研究的初期发展概况 2

1.2 我国真空预压加固法探索性现场试验研究 4

1.2.1 真空预压加固法探索性试验研究的迫切性及其概况 4

1.2.2 探索性试验的位置、地质条件 5

1.2.3 探索性试验研究成功——历史性的突破 6

1.2.4 探索性试验研究的四大突破点 7

1.3 真空预压法列为国家“六五”科技攻关项目 8

1.3.1 国家“六五”科技攻关内容与分工 8

1.3.2 “六五”科技攻关试验研究概况及成果 9

1.3.3 国家“六五”科技攻关鉴定意见 14

1.4 真空预压法的现状与水平 15

1.4.1 国外真空预压法的现状 15

1.4.2 我国真空预压法的现状与水平 16

参考文献 21

第2章 真空预压法的机理及其分析 22

2.1 饱和土的固结概念 22

2.1.1 土体的有效应力原理和固结概念 22

2.1.2 存在新增有效应力，且方向应与土体变形方向一致——固结的必要条件 23

2.1.3 边界上具备排水条件——固结的充分条件 24

2.2 真空预压加固法概述 26

2.2.1 真空预压加固法的构成 26

2.2.2 真空预压加固法的基本原理 28

2.3 影响真空预压加固效果的因素分析 29

2.3.1 密封系统的密封性对加固效果的影响 29

2.3.2 抽真空时的真空强度和泵的数量对加固效果的影响 31

2.3.3 加固区地质条件对加固效果的影响 32

2.3.4 水平向、竖向排水通道对加固效果的影响 32

2.3.5 边界问题对加固效果的影响 33

2.4 真空预压法的几种不同机理认识与分析 37

2.4.1 真空预压法的几种不同机理认识 37

2.4.2 对真空预压法的几种不同机理分析 38

2.5 真空预压与堆载预压的差别及其应力、应变分析 41

2.5.1 真空预压与堆载预压的差别 41

2.5.2 真空预压与堆载预压的应力应变分析 42

2.6 渗流和固结并非因果关系 44

2.7 真空预压法的特点及其适用条件 44

2.7.1 真空预压法的特点 44

2.7.2 真空预压法的适应条件 46

参考文献 49

第3章 真空预压法的加固设计 51

3.1 综述 51

3.1.1 设计的基本依据 51

3.1.2 真空预压设计方法的讨论 53

3.1.3 真空预压的设计程序框图 56

3.2 设计理论 57

3.2.1 土体固结理论 57

3.2.2 沉降计算 64

3.2.3 吹填土地基的固结度与沉降计算 75

3.2.4 强度增长与稳定 80

3.2.5 真空预压的有限单元计算法 81

3.3 设计内容 86

3.3.1 设计前的准备工作 86

3.3.2 加固分区的划分及预压荷载设计值的确定 87

3.3.3 水平排水传压通道设计 89

3.3.4 竖向排水传压通道设计 91

3.3.5 有关计算、卸荷标准、交工指标 95

3.3.6 密封系统设计 96

3.3.7 抽真空设备设计 100

3.3.8 监测与检测设计 101

3.3.9 主要设计图纸 103

参考文献 104

第4章 真空预压法施工工艺 106

4.1 前期准备工作和施工流程 106

4.1.1 前期准备工作 106

4.1.2 真空预压法施工流程 107

4.2 施工准备工序 109

4.2.1 现场施工条件 109

4.2.2 工作垫层 112

4.2.3 问题的讨论及注意事项 115

1.吹填土为超软土时设计与施工中应特别注意的安全问题 115

2.超软基上先铺设一层编织布的利弊讨论 115

3.“竹杆＋土工布”结构层是超软基真空预压更佳的工作垫层 116

4.≤20％水泥搅拌或旋喷单体墙作为密封墙，而格栅墙作为支挡墙的讨论 117

4.3 水平排水传压通道的施工 117

4.3.1 水平排水传压通道的作用 117

4.3.2 水平传压排水垫层施工 118

4.3.3 真空滤管施工 125

4.3.4 问题的讨论及注意事项 130

1.粉细砂作为水平排水砂垫层的可行性问题 130

2.提高砂被质量的注意事项 130

3.常规真空预压地表形常呈硬壳层，直排式真空预压形不成硬壳层的讨论 131

4.塑料盲沟的适用范围 131

5.真空滤管直径的讨论 131

6.取消真空主管的利与弊讨论 132

4.4 竖向排水传压通道的施工 132

4.4.1 竖向排水传压通道的作用及适用性 132

4.4.2 竖向排水传压通道的种类及特点 134

4.4.3 塑料排水板的型号、性能指标、检测试验方法 142

4.4.4 竖向排水通道打设机 146

4.4.5 竖向排水通道施工 155

4.4.6 竖向排水板现场施工质量控制要点 159

4.4.7 问题的讨论及注意事项 162

1.不能采用再生料塑料排水板问题的讨论 162

2.竖向排水通道施工效果影响因素 162

3.竖向排水通道在真空预压中的特殊重要作用 163

4.竖向排水通道打设深度和回带等是施工质量的重要控制点 163

4.5 表层密封系统施工工艺 164

4.5.1 密封膜 164

4.5.2 压膜沟 169

4.5.3 覆水围埝与膜上覆水 170

4.5.4 问题的讨论及注意事项 171

1.密封膜上覆水的密封作用讨论 171

2.真空预压冬季施工问题 172

3.粘土作为密封层的利与弊 172

4.加固过程中影响地表裂缝处理问题 173

4.6 中下部密封系统施工工艺 173

4.6.1 不同土质条件下密封墙形式的选择 173

4.6.2 不同的强透水透气土层采用不同的密封技术 176

4.6.3 粘土泥浆搅拌桩密封墙施工工艺 179

4.6.4 垂直塑料膜密封墙施工工艺 189

4.6.5 问题的讨论及注意事项 191

1.密封墙的设置一定要想办法构成开敞式边界 191

2.真空预压中将封闭式边界转化为开敞式边界的方法 191

3.粘土泥浆搅拌桩密封墙比钢板桩密封墙的加固效果更好 191

4.水泥掺量≤20％搅拌或旋喷桩单体墙可作为密封墙 192

5.竖向排水通道打至承压水土层表面造成大量涌水的解决办法 192

4.7 抽真空设备 192

4.7.1 射流泵——真空预压的动力源 192

4.7.2 射流器——射流泵的心脏 195

4.7.3 射流泵的发展与改进 197

4.7.4 高效节 能大功率真空泵 200

4.7.5 出膜装置 204

4.7.6 问题的讨论及注意事项 204

1.真空预压后期减少射流泵台数对加固效果有较大的降低 204

2.射流泵施工与使用应注意的问题 206

3.射流泵运行中真空度变小的原因分析 206

4.射流泵故障的检查与排除 207

参考文献 207

第5章 真空预压法的衍生加固方法 210

5.1 水下真空预压法 210

5.1.1 概述 210

5.1.2 水下真空预压机理 211

5.1.3 施工工艺 216

5.1.4 室内试验实例 219

【实例5-1】水下真空预压法加固软土地基机理研究 219

5.1.5 问题的讨论与注意事项 225

1.水下真空预压和真空联合堆载预压加固机理的差异 225

2.真空预压时地下水位变化的讨论 226

5.2 潮差带真空预压加固法 226

5.2.1 适用范围 226

5.2.2 潮差带真空预压需改进的施工工艺 227

5.2.3 潮差带真空预压工程比较 230

5.2.4 工程实例 230

【实例5-2】潮差带地区水下真空预压加固软基技术研究 230

5.3 直排式真空预压法 236

5.3.1 产生背景及其适用范围 236

5.3.2 需改进的七项施工工序 238

5.3.3 优势与不足分析 240

5.3.4 工程实例 241

【实例5-3】浅层处理与真空预压联合处理在超软基加固工程中的应用 241

5.3.5 问题的讨论及注意事项 246

1.直排式真空预压地基表面先铺设编织布的不利后果 246

2.直排式真空预压时淤堵原因分析及预防措施 246

3.直排式真空预压与常规真空预压在塑料排水板内真空度分布的比较 247

5.4 低位真空预压法 248

5.4.1 主要特征和适用范围 248

5.4.2 加固原理 249

5.4.3 设计 250

5.4.4 施工工艺 251

5.4.5 低位真空预压法与常规真空预压法的比较 252

5.4.6 工程实例 252

【实例5-4】低位真空预压法在软基处理中的应用 252

5.4.7 问题的讨论及注意事项 255

1.单元加固面积大小对于低位与常规两种真空预压方法不存在差别 255

2.常规与低位两种真空预压法，都可弥补地基沉降造成的高程不足问题 256

3.建议在水平排水管网之上铺一层土工布 256

4.施工工程中应注意问题 256

5.5 自密封真空预压法 256

5.5.1 问题的提出及适宜范围 256

5.5.2 方法简介 257

5.5.3 自密封真空预压的优缺点 258

5.5.4 室内试验实例 259

【实例5-5】自密封真空预压模型试验研究 259

5.5.5 问题的讨论及注意事项 263

1.自密封真空预压法是优点和缺点都非常突出的加固方法 263

2.快捷处理自密封真空预压地表密封层软粘土的方法 263

3.自密封真空预压中应注意的问题 264

参考文献 264

第6章 真空预压联合其他加固方法 266

6.1 概述 266

6.2 真空联合堆载预压加固法 267

6.2.1 问题的提出 267

6.2.2 适用范围及注意问题 268

6.2.3 加固原理 270

6.2.4 施工工艺 271

6.2.5 工程实例 273

【实例6-2】真空联合堆载预压法在汕头港码头后方堆场加固中的应用 273

6.2.6 问题讨论与注意事项 277

1.应特别重视施加第一级联合堆载的问题 277

2.沉降计算中ms值的确定 277

3.巧妙地利用预压荷载问题 278

4.竖向排水通道中真空度传递及其井阻问题 278

6.3 真空联合自重预压加固法 278

6.3.1 适用范围及条件 278

6.3.2 加固原理及其残余沉降分析 279

6.3.3 施工工艺 281

6.3.4 工程实例 281

【实例6-3】杭金衢高速公路萧山段真空联合自重预压加固现场试验研究 281

6.3.5 问题讨论与注意事项 285

1.真空联合自重预压后仍存在较大残余沉降的原因分析 286

2.真空联合自重预压后残余沉降满足要求，且加固时间最短方法的讨论 286

3.真空联合堆载或自重预压法施工期沉降速率的控制问题 287

6.4 真空联合电渗加固法 287

6.4.1 适用条件及影响因素 287

6.4.2 加固原理 288

6.4.3 设计 288

6.4.4 室内试验实例 290

【实例6-4】真空预压联合电渗法室内模型试验研究 290

6.4.5 问题的讨论及注意事项 294

1.对初始含水量大于液限的土宜先真空预压，再真空联合电渗法 294

2.电渗时电流密度选用问题 294

3.电渗中应注意的节电问题 294

4.室内模型试验时应尽可能采用开敞式边界 294

6.5 真空预压联合真空井点降水预压加固法 295

6.5.1 真空井点转化为真空预压的条件及其适用范围 295

6.5.2 加固原理 296

6.5.3 真空井点设计与施工 298

6.5.4 工程实例 298

【实例6-5】真空降水预压（联合塑料排水板）的加固机理及加固效果研究 298

6.5.5 问题讨论与注意事项 302

1.真空预压和一般井点降水预压是不能联合加固的 302

2.真空预压联合真空井点降水预压时可以降低地下水位的原因分析 302

3.对真空预压联合真空井点预压加固法机理的进一步讨论 302

6.6 真空预压联合真空井点降水和强夯加固法（高真空击密加固法） 303

6.6.1 适用范围 303

6.6.2 加固原理 304

6.6.3 施工工艺 305

6.6.4 工程实例 308

【实例6-6】上海浦东国际机场东西向联络滑行道地基处理试验研究报告 308

6.6.5 问题讨论与注意事项 313

1.强夯法有效加固深度 313

2.夯点间距 314

3.夯击遍数和每遍的夯击次数 314

4.夯击能 315

5.强夯加固工程应设立强夯试验区 315

6.夯点间距越小，则加固效果越好，这是一种误解 316

7.强夯区与周围建筑物的合理间距问题 316

8.严防粘性土地基在强夯过程中，产生弹簧土现象 316

6.7 超低位真空预压联合真空深井降水和低能量强夯加固法 316

6.7.1 适用条件、构成及其优越性 316

6.7.2 加固原理 317

6.7.3 设计与施工 317

6.7.4 工程实例 318

【实例6-7】井点降水联合低能量强夯法在某码头工程中的应用 318

6.7.5 对【实例6-7】加固方法选择的讨论 324

6.7.6 问题讨论与注意事项 325

1.超低位真空预压联合真空深井降水和低能量强夯法与真空预压相比的优点 325

6.8 真空预压联合正压加固法（气压劈裂真空预压法） 325

6.8.1 问题的提出 325

6.8.2 加固原理 327

6.8.3 施工工艺 327

6.8.4 工程实例 328

【实例6-8a】气压破裂真空预压法加固深厚软土施工技术 328

【实例6-8b】天津真空预压软基加固增压法等新技术试验和工程应用研究 330

6.9 真空预压联合碎石桩加固法 332

6.9.1 适用范围及条件 332

6.9.2 加固原理 333

6.9.3 设计与施工 333

6.9.4 工程实例 335

【实例6-9】真空预压联合碎石桩加固天津新港堆场地基 335

6.9.5 问题讨论与注意事项 338

1.碎石桩施工质量控制 338

2.减少对加固区毗邻建筑物的振动影响问题 338

参考文献 338

第7章 特殊地基的真空预压法 340

7.1 一般吹填土地基的真空预压法 340

7.1.1 概述 340

7.1.2 围埝结构型式的选择 340

7.1.3 吹填工程的施工工艺 353

7.1.4 吹填土地基加固方法的选择 355

7.1.5 吹填土地基的固结度与沉降计算 356

7.1.6 工程实例 358

【实例7-1】天津港东突堤码头堆场48万m2超软基国际招标加固工程 358

7.1.7 问题的讨论及注意事项 370

1.关于吹填临时围埝问题 370

2.中小型工程的吹填施工工艺 370

3.排泥管口经常移动的必要性与重要性 371

4.特别注意吹填土地基的沉降与固结度计算方法问题 372

5.侧向变形对土体固结沉降的影响及其计算问题 372

6.地基平均总固结度达到甚至超过100％时仍存在残余沉降的原因分析 372

7.2 超软土地基的真空预压法 372

7.2.1 问题的提出及其界定 372

7.2.2 超软土的工程性质 375

7.2.3 超软土地基加固方案的选择 383

7.2.4 超软土地基加固时需解决的施工难题 383

7.2.5 工程实例 386

【实例7-2】浅层快速超软基处理技术 386

7.2.6 问题的讨论及注意事项 391

1.超软土界定问题的讨论 391

2.超软土加固后强度仍然偏低的原因分析 391

3.超软土地基设计与施工时应特别注意的安全问题 392

4.一次浅层真空预压加固的讨论 392

7.3 地表为硬土层的真空预压法 392

7.3.1 硬壳层的软土地基加固 392

7.3.2 施工工艺的特殊性 393

7.3.3 工程实例 394

【实例7-3】南宁机场软土地基真空预压施工 394

7.3.4 问题的讨论及注意事项 397

1.地表为坚硬土层时加固方法的讨论 397

2.用水平排水板代替真空滤管问题 397

7.4 碱渣及软土地基的真空预压法 397

7.4.1 国内外现状 397

7.4.2 碱渣的成分、构造及工程性质 398

7.4.3 碱渣室内真空预压与堆载预压对比试验 399

7.4.4 工程实例 401

【实例7-4】用真空预压法加固碱渣软土地基效果评价 401

7.4.5 问题的讨论及注意事项 404

1.不能以土性指标来判断碱渣的性质 404

参考文献 405

第8章 监测与检测 407

8.1 导言 407

8.1.1 监测与检测的意义、目的及其有关要求 407

8.1.2 监测与检测的内容 408

8.1.3 监测与检测所需资料 409

8.2 陆上监测 409

8.2.1 真空度监测 409

8.2.2 孔隙水压力监测 412

8.2.3 地下水位监测 414

8.2.4 地表沉降监测 420

8.2.5 分层沉降监测 422

8.2.6 深层水平位移监测 424

8.2.7 问题讨论与注意事项 426

1.真空度测头的尼龙软管蘑菇头之制作 426

2.孔隙水压力测头排气和防淤堵方法 427

3.分层沉降磁环三个弹簧片捆绑与埋设方法 427

8.3 水下监测 428

8.3.1 概述 428

8.3.2 自动采集与传输系统 430

8.3.3 GK-4600钢弦式沉降仪 433

8.3.4 GK-4650钢弦式沉降仪 436

8.3.5 液体压差沉降仪 439

8.3.6 断面地表沉降监测 442

8.3.7 分层沉降监测 445

8.3.8 土体深层水平位移监测 447

8.3.9 孔隙水压力监测 449

8.4 检测试验 451

8.4.1 十字板剪切试验 451

8.4.2 标准贯入试验 455

8.4.3 静力触探试验 458

8.4.4 载荷试验 461

8.4.5 地基反应模量试验 465

8.4.6 室内土工试验 467

8.4.7 问题讨论与注意事项 468

1.WL、Wp、Ip不能作为加固前后的对比指标 468

2.固结快剪指标也不能作为加固前后的对比指标 468

3.加固后不能也不需要再做固结快剪试验 468

4.某层土的平均强度指标的统计方法，及其如何选用问题 469

5.某层土的平均压缩曲线的统计方法，及其如何选用问题 469

参考文献 470

第9章 真空预压法的热点讨论 471

9.1 概述 471

9.2 真空预压中真空度和孔隙水压力测试与分析 474

9.2.1 真空度、孔隙水压力、超静孔隙水压力、负压等的基本概念 474

9.2.2 真空度、孔隙水压力在现场测试中的影响因素 476

9.2.3 真空度与孔隙水压力的现场测试 476

9.2.4 结论 477

9.3 真空预压法地下水位分析及其测试方法 477

9.3.1 导言 477

9.3.2 地下水位定义 478

9.3.3 地下水位测试中影响因素 479

9.3.4 对地下水位下降各种解释的分析 479

9.3.5 地下水位变化的条件 479

9.3.6 真空预压时地下水位是不变的 480

9.3.7 一种棒式真空预压地下水位测试仪 482

9.3.8 结论 482

9.4 真空预压的加固深度问题 483

9.4.1 真空预压与井点降水的受力分析 483

9.4.2 真空预压加固深度的决定因素 485

9.4.3 真空预压加固深度的影响因素 489

9.4.4 结论 489

9.5 边界问题及其对真空预压的影响 489

9.5.1 真空预压加固区四周侧面的边界问题 490

9.5.2 刚性密封膜与柔性密封膜问题 492

9.5.3 密封墙和支挡墙的功能与关系 494

9.5.4 水泥搅拌与旋喷桩墙的形式和功能划分的讨论 495

9.6 真空预压对土体影响及其平衡条件 497

9.6.1 真空预压对地基土体的五项影响 497

9.6.2 真空预压中四项平衡条件 499

9.7 真空预压影响区的宽度及其防护措施 500

9.7.1 引言 500

9.7.2 对影响区产生变形的影响因素 500

9.7.3 影响区宽度的确定 503

9.7.4 影响区建（构）筑物安全的防护措施 505

参考文献 508